3D打印喷金设备及其3D打印装置和控制方法
技术领域
本发明涉及喷金技术领域，特别是一种3D打印喷金设备及其3D打印装置和控制方法。
背景技术
目前的喷金机的工作原理是：将两根锌丝（或其它金属丝）所带电压产生电流并发热形成电弧，电弧熔化的金属由高速压缩空气迅速吹向电容器表面，经喷金机枪头扫描移动形成金属表面。这种方式存在以下不足：锌丝暴露在空气中，熔化过程一部分被氧化损耗，另一部分被气化损耗，再一部分是吹送过程中没有定好位置而被吹走的，所以，导致锌丝利用率低至40%左右，而且，喷金过程粉尘较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单、合理，材料利用率高的3D打印喷金设备。
本发明的目的是这样实现的：
一种3D打印喷金设备，包括金属熔滴3D打印装置，金属熔滴3D打印装置设有金属熔滴输出口，其特征在于：还包括用于将金属熔滴输出口出来的金属熔滴吹出的超音速风幕分散器，超音速风幕分散器设置在金属熔滴输出口外旁。此款3D打印喷金设备是利用金属熔滴3D打印技术与超音速风幕分散器的结合，将金属熔滴吹出实现喷金，该过程金属熔料的氧化和气化率低，材料利用率高；甚至可以将喷金时喷在其它位置的金属物质再次放入金属熔滴3D打印装置内熔化再用，更加环保。
本发明的目的还可以采用以下技术措施解决：
作为更具体的方案，所述超音速风幕分散器包括壳体，壳体设有负压通道、射流口和进气口，射流口设置在负压通道的下部外围，射流口通过进气口与气源连接，负压通道的上端与金属熔滴输出口相对。由于负压通道下部具有射流，所以使得负压通道上部的空气快速往下流，从而可以将金属熔滴吹到在需要喷金的位置上。
作为进一步的方案，所述负压通道贯穿壳体的上下两侧，壳体的内部对应负压通道的外周设有环形气流通道，进气口设置在壳体外周、并与环形气流通道连通，所述射流口呈环形细缝状或由若干环形分布的小孔构成，射流口设置在环形气流通道的底部、并与环形气流通道及壳体的外部连通。进气口输入的气源沿环形气流通道流通，然后经截面面积较小的射流口加速喷射出来，由于射流口包围在负压通道外围，所以喷金的区域控制比较好，基本可以控制在负压通道的正投影区域处，避免喷金没有落入指定范围，而导致大量浪费。
作为进一步的方案，所述负压通道的下端面低于射流口底面的所在高度。负压通道的下端外壁对射流口射出的气流有一定的引导作用。
作为进一步的方案，所述射流口呈环形细缝状时，其缝宽为1mm以下；或者，射流口由若干环形分布的小孔构成时，小孔的孔径为1mm以下。上述关于射流口的尺寸只是目前认为的优选方案，其具体尺寸可以根据实际而定，仅仅只有尺寸的改变，应当落入本案的保护范围之内。
作为进一步的方案，所述气源的压力为0.1Mpa至0.7Mpa。
作为进一步的方案，所述金属熔滴3D打印装置包括金属熔料桶、打印套、打印推杆和推进器，金属熔料桶为设有加热装置的桶体，金属熔料桶内部为金属熔腔，金属熔腔的顶部设有盖体；打印套呈直管状、并插入金属熔腔内，打印套的下端为出料嘴，出料嘴伸出金属熔料桶外，出料嘴外壁与金属熔料桶密封配合，打印套内部设有套孔，打印套外壁设有进料口，进料口与金属熔腔和套孔连通，套孔的下端为所述金属熔滴输出口，打印推杆插入套孔内，打印推杆的上端与推进器传动连接，打印推杆的下端延伸至进料口处，推进器带动打印推杆上下往复运动。金属熔滴3D打印装置通过推进器控制打印推杆，来实现进料口的开关，其控制容易，结构简单。
作为进一步的方案，所述推进器为电磁推杆、气缸、电动缸或电机驱动的凸轮转动机构；推进器设置在盖体上方，打印推杆的上端穿出盖体上；所述金属熔料桶或盖体上还设有加气口。通过加气口往金属熔料桶内加压，可以确保金属熔滴流动更顺畅，而且，通过改变压力值，可以改变金属熔料的流速（当压力为一定值的负压时，可以实现金属熔滴不流出）。另外，如果将加气口输入的气源使用氮气，更能起到防止金属熔料氧化的现象。推进器的目的是实现打印推杆的往复运动，本领域技术可以结合上述列举的机构做出选择或常规的设计，因此，在此不对推进器的具体结构做出描述。
作为进一步的方案，所述打印套的出料嘴从金属熔料桶的底部伸出，金属熔料桶对应出料嘴的外周设有护套，护套的内壁与出料嘴的外壁设有隔开层，隔开层与金属熔腔连通。由于隔开层内具有金属熔料流入，所以，出料嘴温度较高，防止出料嘴内金属熔滴冷却固化，从而避免金属熔滴输出口堵塞。
本发明的另一目的在于提供一种结构简单、合理，对材料形态要求低的金属熔滴3D打印装置。
本发明的另一目的是这样实现的：
一种金属熔滴3D打印装置，其特征在于：包括金属熔料桶、打印套、打印推杆和推进器，金属熔料桶为设有加热装置的桶体，金属熔料桶内部为金属熔腔，金属熔腔的顶部设有盖体；打印套呈直管状、并插入金属熔腔内，打印套的下端为出料嘴，出料嘴伸出金属熔料桶外，出料嘴外壁与金属熔料桶密封配合，打印套内部设有套孔，打印套外壁设有进料口，进料口与金属熔腔和套孔连通，套孔的下端为所述金属熔滴输出口，打印推杆插入套孔内，打印推杆的上端与推进器传动连接，打印推杆的下端延伸至进料口处，推进器带动打印推杆上下往复运动。
本发明的又一目的在于提供一种控制简单的3D打印喷金设备的控制方法。
本发明的又一目的是这样实现的：
一种3D打印喷金设备的控制方法，其特征在于：将金属熔料放入金属熔腔内，启动加热装置对金属熔腔加热，使得金属熔料处于熔融状态；通过推进器控制打印推杆运动，当打印推杆的下端挡住进料口、并静止时，金属熔滴输出口不出料；当打印推杆的下端位于进料口上方、并静止时，金属熔滴输出口一直出料；当打印推杆的下端位于进料口上方、并上下往复运动时，加速金属熔滴输出口连续出料；当打印推杆的下端在进料口上、下方向往复运动时，金属熔滴输出口间断出料。
本发明的有益效果如下：
（1）本发明利用金属熔滴3D打印技术与超音速风幕分散器的结合，将金属熔滴吹出实现喷金，该过程金属熔料的氧化和气化率低，材料利用率高；
（2）本发明中金属熔滴3D打印装置的金属熔料桶是通过加热装置将桶内的金属熔料熔化，然后结合推杆将其金属熔滴推出，对放入桶内金属熔料的形态要求不高（不需要像喷金机那样需要丝状的金属材料），所以喷金时喷在其它位置的金属物质可以再次放入金属熔滴3D打印装置内熔化再用，更加环保，并且进一步提高了材料的利用率；
（3）本发明的超音速风幕分散器具有限定金属熔滴流向的负压通道，可以防止金属熔滴吹至无关的区域；
（4）本发明尤其适合电容器加工场合使用，金属熔滴3D打印装置结合超音速风幕分散器可以对电容器进行端面喷金，另外，可以移除超音速风幕分散器，可以仅利用金属熔滴3D打印装置进行端子的焊接或电路的打印；
（5）通过选择不同的金属熔料、调节打印推杆动作频率、调节超音速风幕分散器与金属熔滴输出口的距离等参数，可以实现更多喷金场合使用。
附图说明
图1为本发明一实施例分解结构示意图。
图2为图1另一角度结构示意图。
图3为图2中A处放大结构示意图。
图4为本发明俯视结构示意图。
图5为图4的B-B剖视结构示意图。
图6为图5中C处放大结构示意图。
图7为图5中超音速风幕分散器放大结构示意图。
图8为本发明主视结构示意图。
图9为图8的D-D剖视结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。
参见图1至图9所示，一种3D打印喷金设备，包括金属熔滴3D打印装置10，金属熔滴3D打印装置10设有金属熔滴输出口34，还包括用于将金属熔滴输出口34出来的金属熔滴吹出的超音速风幕分散器2，超音速风幕分散器2设置在金属熔滴输出口34外旁。
所述超音速风幕分散器2包括壳体，壳体设有负压通道21、射流口23和进气口22，射流口23设置在负压通道21的下部外围，射流口23通过进气口22与气源连接，负压通道21的上端与金属熔滴输出口34相对。
所述负压通道21贯穿壳体的上下两侧，壳体的内部对应负压通道21的外周设有环形气流通道24，进气口22设置在壳体外周、并与环形气流通道24连通，所述射流口23呈环形细缝状，射流口23设置在环形气流通道24的底部、并与环形气流通道24及壳体的外部连通。
所述负压通道21的下端面低于射流口23底面的所在高度。
所述射流口23呈环形细缝状时，其缝宽为1mm以下。
所述气源的压力为0.1Mpa至0.7Mpa。
结合图9所示，上述超音速风幕分散器2的工作原理是：高压气源沿F1箭头经进气口22进入环形气流通道24，然后气源沿F2箭头经较窄的射流口23加速喷射出来，带动负压通道21的下端空气快速流动，所以负压通道21上方及内部形成强负压。
所述金属熔滴3D打印装置10包括金属熔料桶1、打印套3、打印推杆5和推进器6，金属熔料桶1为设有加热装置的桶体，金属熔料桶1内部为金属熔腔11，金属熔腔11的顶部密封连接有盖体4；打印套3呈直管状、并插入金属熔腔11内，打印套3的下端为出料嘴33，出料嘴33伸出金属熔料桶1外，出料嘴33外壁与金属熔料桶1密封配合，打印套3内部设有套孔31，打印套3外壁设有进料口32，进料口32与金属熔腔11和套孔31连通，套孔31的下端为所述金属熔滴输出口34，打印推杆5插入套孔31内，打印推杆5的上端与推进器6传动连接，打印推杆5的下端延伸至进料口32处，推进器6带动打印推杆5上下往复运动。
所述推进器6为电磁推杆、气缸、电动缸或电机驱动的凸轮转动机构；推进器6设置在盖体4上方，打印推杆5的上端穿出盖体4上，打印推杆5与盖体4之间设有密封套；所述金属熔料桶1上还设有加气口（图中未示出）。加气口可以加入空气，或者为了防止熔料氧化，可施加氮气保护。
所述打印套3的出料嘴33从金属熔料桶1的底部伸出，金属熔料桶1对应出料嘴33的外周设有护套12，护套12的内壁与出料嘴33的外壁设有隔开层13，隔开层13与金属熔腔11连通。
所述打印套3的出料嘴33与金属熔料桶1的壁体螺纹连接。
所述打印套3的外壁对应进料口32处设有平面。
上述打印推杆和打印套均采用耐高温材料，如不锈钢材质、陶瓷材质等（但不限于以上两种材料）。通过改变打印推杆和打印套的尺寸，可以改变推出的金属熔滴质量及大小。
一种3D打印喷金设备的控制方法，将金属熔料（如锌、锡、铝、锌锡合金、铜、铁等）放入金属熔腔11内，启动加热装置对金属熔腔11加热，使得金属熔料处于熔融状态；通过推进器6控制打印推杆5运动，当打印推杆5的下端挡住进料口32、并静止时，金属熔滴输出口34不出料；当打印推杆5的下端位于进料口32上方、并静止时，金属熔滴输出口34一直出料；当打印推杆5的下端位于进料口32上方、并上下往复运动时，加速金属熔滴输出口34连续出料；当打印推杆5的下端在进料口32上、下方向往复运动时，金属熔滴输出口34间断出料。金属熔滴输出后，进入超音速风幕分散器2的负压通道21，负压通道21下部外周的射流口23射出的气流形成风幕，可以避免金属熔滴往风幕外扩散，减少金属熔滴的浪费，喷金位置更精准。
另外，通过控制推进器6动作的频率，即可以改变打印推杆5往复运动的速度，实现出料速度的控制。
再有，往金属熔腔11内加压力，正压出料比较多，负压出来哦少，负压达到上限可以停止出料，如果需要放置金属熔料被氧化，可以将加压力的气体改为氮气，即可起到保护的作用。
上述实施例中，可以移走超音速风幕分散器2，仅保留金属熔滴3D打印装置10作为焊接的工具使用。金属熔滴3D打印装置10推出的金属熔滴可以用作焊接。
